Холодильное оборудование для полимерных производств: от моноблока до фрикулинга

Что такое чиллер и как он работает

Чиллер — это установка для охлаждения различных жидкостей до необходимой температуры. Прецизионный контроль температурных режимов – ключевая задача в высокотехнологичных процессах, например, при производстве изделий из пластмасс.

В основе работы чиллера - передача тепловой энергии от охлаждаемой среды к хладагенту (фреону) через теплообменник.

Цикл выглядит следующим образом:

1. В испарителе фреон забирает тепло от теплоносителя, который идёт от потребителя, и превращается в газ.

2. Компрессор сжимает газ, повышая его давление и температуру.

3. В конденсаторе тепло отводится в окружающую среду (с помощью вентиляторов или жидкости), фреон конденсируется.

4. Терморегулирующий вентиль (ТРВ) снижает давление и температуру фреона, после чего тот снова поступает в испаритель.

В современных чиллерах предусмотрены автоматические системы управления, которые обеспечивают высокоточное поддержание заданных температурных режимов и помогают снижать энергопотребление с учетом текущих условий работы.

Классификация чиллеров

Чиллеры можно классифицировать по трём основным критериям:

1.      По конструктивному исполнению:

• Моноблочные чиллеры: Все компоненты системы (испаритель, конденсатор, компрессор) находятся в одном корпусе. Мощность таких установок варьируется от 7 кВт до 1 МВт и даже более. Существуют также модульные конструкции, позволяющие гибко наращивать производительность путём соединения нескольких агрегатов на объекте с общей системой управления.
• Чиллеры с выносным конденсатором: Компрессор и испаритель остаются внутри помещения, а конденсатор с помощью фреонового контура выносится на улицу. Это позволяет убрать источник тепла и шума из производственного цеха.
• Контейнерное исполнение: Все узлы агрегата компактно располагаются внутри утеплённого контейнера. В производственное помещение выводятся только патрубки для подключения теплоносителя. Это эффективное решение при отсутствии свободной площади в цеху.

2.      По способу отвода тепла

• С воздушным охлаждением конденсатора — тепло отводится в окружающую среду с помощью вентиляторов.
• С жидкостным охлаждением конденсатора — тепло отводится через дополнительный жидкостной контур (сухую градирню или сетевую воду).

3.      По типу компрессоров

• Спиральные компрессоры — для малых и средних мощностей (до 400 кВт). Надёжные, недорогие, бесшумные, легко заменяемые, но неремонтируемые. Такой тип компрессоров удобно иметь в наличии как ЗИП.
• Винтовые компрессоры — для больших мощностей (от 400 кВт). Надёжные, ремонтируемые, но имеют более высокую стоимость.
• Поршневые компрессоры — подходят для любых мощностей, но не подходят для высокотемпературного охлаждения, которое требуется в индустрии пластмасс.

Моноблочный чиллер как базовая система

Моноблочный чиллер с воздушным охлаждением является самым элементарным типом оборудования. Он работает по принципу Plug & Play («вставь в розетку и пользуйся») — для установки не требуется специальных навыков холодильщика.

Базово производители предлагают моноблоки внутреннего исполнения, предназначенные для работы при температуре окружающей среды не ниже 0°C. Такие чиллеры устанавливаются непосредственно рядом с ТПА или экструдером. В качестве хладоносителя сразу можно использовать воду, а в зимний период такие установки могут частично обогревать помещение за счёт тепла от вентиляторов.

Компания «Формотроник» в своей стандартной линейке чиллеров предлагает именно такое исполнение. Преимуществом чиллеров от «Формотроник» является наличие встроенного гидромодуля и бака-аккумулятора даже в самых маломощных моделях.

Один из вариантов – это возможность размещения моноблока на улице. Однако при размещении моноблока на улице необходим ряд дополнительных опций: подогрев щита управления, подогрев ресивера хладагента, качественная теплоизоляция, зимнее регулирование давления конденсации и др.

В качестве хладоносителя в уличных установках можно использовать только растворы этиленгликоля или пропиленгликоля, так как вода замёрзнет. При этом важно учитывать, что вязкость гликолевых растворов в 1,2–1,8 раза превышает вязкость воды, что увеличивает сопротивление системы и требует более мощных насосов. Кроме того, гликоли имеют меньшую теплоёмкость по сравнению с водой, что требует более высокой производительности компрессоров.

Чиллер с выносным конденсатором

В системах с выносным конденсатором агрегатная часть (компрессор и испаритель) остаётся в помещении, а конденсатор (тепло и шум) устанавливается на улице.

Преимущества:

• возможность использовать воду в качестве хладоносителя круглый год;
• защита автоматики и агрегата от осадков и перепадов температуры;
• основной источник тепла и шума выведен из помещения.

Ограничения:

• усложнение монтажа, отсюда удорожание системы;
• увеличение фреонового контура создаёт риск утечек;
• длина трассы от агрегата до конденсатора не должна превышать 30–40 метров из-за технических ограничений для фреоновых трасс.

Чиллер с жидкостным охлаждением

В таких системах тепло от конденсатора отводится в окружающую среду не с помощью вентиляторов, а за счёт дополнительного жидкостного контура. Организовать его можно с помощью драйкулера (сухой градирни) — выносного теплообменника, установленного на улице, или с помощью сетевой воды — если на производстве имеется неограниченный источник воды с нужной температурой.

Особенности: 

• высокая эффективность благодаря низкой температуре конденсации и использования жидкости в качестве теплоносителя; 
• чиллер с жидкостным конденсатором занимает значительно меньше места по сравнению с воздушным; 
• в холодное время года драйкулер можно использовать самостоятельно, отключая компрессоры (фрикулинг).

Фрикулинг: естественное охлаждение

Фрикулинг (от англ. free cooling — «естественное охлаждение») — это технология охлаждения жидкости за счёт окружающей среды без применения компрессоров.

Особенность охлаждения на производствах пластмассовых изделий является то, что на различные контуры потребителя необходимо подавать разные температуры. К примеру, для охлаждения пресс-форм ТПА требуется температура от 10 до 15°C; для гидравлических систем — от 15–20 до 30–40°C. Поэтому, для контура гидравлики фрикулинг может использоваться даже как самостоятельная система, без участия чиллера.

Экономический эффект от внедрения фрикулинга весьма ощутим:

• значительное снижение энергопотребления в зимний и межсезонный период;
• уменьшение нагрузки на компрессорное оборудование;
• в регионах с холодным климатом окупаемость системы достигается за 1–2,5 года.

Способы комбинации фрикулинга

• Моноблочный чиллер со встроенным фрикулингом — заводское решение «всё в одном». Летом работает чиллер, зимой включается контур драйкулера, а в межсезонье системы работают совместно. Переключения происходят через трёхходовой клапан, управляемый контроллером по датчикам температуры входящей и исходящей воды и наружного воздуха.
• Чиллер с водяным охлаждением конденсатора при помощи драйкулера — драйкулер вынесен на улицу, чиллер с жидкостным конденсатором расположен в помещении.
• Драйкулер как самостоятельная единица — для контуров, где не требуется низкая температура. Для защиты от низких температур используются частотные преобразователи на вентиляторах и система подмеса.

Для повышения эффективности драйкулеров в жарких регионах применяются адиабатические системы — распыление воды или целлюлозные панели, которые охлаждают воздух перед входом в теплообменник.

Заключение и основные выводы

Выбор оптимальной системы охлаждения для полимерного производства зависит от множества факторов: количества потребителей, климатических условий региона, наличия свободных площадей и требований к энергоэффективности.

Основные выводы:

1. Для небольшого количества ТПА и экструдеров может быть достаточно моноблочного чиллера с воздушным охлаждением.
2. При ограниченных площадях в цеху стоит рассмотреть чиллер с выносным конденсатором или контейнерное исполнение.
3. Для крупных производств с большим количеством потребителей наиболее эффективны централизованные системы с фрикулингом.
4. Экономия электроэнергии при использовании фрикулинга окупает оборудование за 1–2,5 года.

Компания «Формотроник» предлагает как стандартные линейки чиллеров, так и индивидуальные решения для каждого потребителя с использованием качественных комплектующих ведущих производителей.

Нужна консультация по системе охлаждения для Вашего производства? Свяжитесь с нами по электронной почте или по телефону:

info@form-nn.ru

8 800 700 52 60